تردی هیدروژن در آلیاژهای تیتانیوم

جذب هیدروژن و تشکیل هیدرید تیتانیوم منبع آسیب رساندن به آلیاژهای تیتانیوم و تیتانیوم (آلیاژهای Ti / Ti) است. این فرآیند شکنندگی هیدروژن هنگامی که از تیتانیوم و آلیاژهای آن به عنوان مواد ساختاری مانند راکتورهای هسته ای استفاده می شود، مورد توجه خاص قرار می گیرد.

تردی هیدروژن به عنوان کاهش شکل پذیری و در نهایت جوش خوردن سطوح تیتانیوم آشکار می شود. اثر هیدروژن تا حدود زیادی توسط ترکیب، تاریخچه متالورژی و نحوه استفاده از آلیاژ Ti / Ti تعیین می شود. تیتانیوم CP نسبت به α-تیتانیوم خالص حساس به حمله هیدروژن است.

شکنندگی، که به عنوان کاهش شکل پذیری مشاهده می شود و ناشی از تشکیل محلول جامد هیدروژن است، می تواند در تیتانیوم CP در غلظت های ppm 30-40 رخ دهد. تشکیل هیدرید با وجود آهن در سطح آلیاژ Ti ارتباط دارد. ذرات هیدرید در نمونه های آلیاژهای Ti / Ti که جوش داده شده اند مشاهده می شود و به همین دلیل جوشکاری اغلب تحت یک محافظ گاز بی اثر انجام می شود تا احتمال تشکیل هیدرید کاهش یابد.

آلیاژهای Ti / Ti یک لایه اکسید سطحی تشکیل می دهند که از مخلوطی از اکسیدهای Ti (II)، Ti (III) و Ti (IV) تشکیل شده است که درجه ای از محافظت از هیدروژن وارد شده به حالت بالک ماده را فراهم می کند. ضخامت را می توان با آندایزینگ افزایش داد، فرایندی که منجر به رنگ آمیزی متمایز مواد نیز می شود.

آلیاژهای Ti / Ti اغلب در محیط های حاوی هیدروژن و در شرایطی که هیدروژن به صورت الکترولیتی روی سطح کاهش می یابد، استفاده می شود. پیکلینگ نیز، که یک روش حمام اسید برای تمیز کردن سطح استفاده می شود، می تواند منبع هیدروژن باشد.

تأثیر میزان گرمای زیاد بر رفتار تجزیه حرارتی پودر هیدرید تیتانیوم (TiH2) در هوا، عنوان مقاله ای است که در سال 2013 منتشر شده است. در این مطالعه، منحنی DTA و TGA پودر هیدرید تیتانیوم در هوا با نرخ گرمایش مختلف تعیین گردیده است و همچنین رفتار تجزیه حرارتی در نرخ گرمایش بالا نیز مورد توجه قرار گرفته است.

دستیابی به موفقیت بزرگ در زمینه تحقیق به تصویر کشیدن منحنی های P H2-time پودر TiH2 در دماهای مختلف هوا بوده است. مطابق با نتایج، افزایش سرعت گرمایش به درجات بالاتر روند آزاد سازی هیدروژن از پودر هیدرید تیتانیوم را تغییر نمی دهد، در حالی که آن را از انتشار داخلی به واکنش شیمیایی تبدیل می کند.

در دمای کمتر از 600 درجه سانتیگراد، به دنبال انتشار اتم های هیدروژن و اکسیژن در شبکه تیتانیوم، لایه های نازک فاز TiH x و اکسیدها روی سطح پودر تشکیل می شوند و روند را کنترل می کنند. برعکس، از 700 درجه سانتیگراد به بالا، فرآیند توسط اکسیداسیون پودر هیدرید تیتانیوم کنترل می شود. در حقیقت، اکسیداسیون پودر از حدود 650 درجه سانتیگراد شروع می شود و ممکن است به دنبال افزایش میزان گرمایش نیز تشدید شود.